Njihalo je relativno duga, tanka šipka izrađena od drveta ili metala koja završava diskom. U najranijim verzijama sata s njihalom, disk je opterećivao šipku njihala dok se kretala s jedne strane na drugu. Izlazni zupčanik, koji je pretvarao kretanje zupčanika u zamah njihala, omogućio je da energija ode do njihala kako bi se prevladalo trenje kako bi se ono moglo nastaviti ljuljati. Kasnije verzije sata s njihalom pokretale su se oprugama i na kraju baterijama.
Galileo je zaslužan što je smislio koncept njihala kao alata za mjerenje vremena, nakon što je proučavao njegovo gibanje još 1582. Iako je izradio planove za sat s njihalom, Galileo je umro 1642. prije nego što ga je uspio izgraditi. Nizozemski matematičar i astronom Christiaan Huygens je čovjek koji je zapravo zaslužan za izum sata s njihalom, 1656. godine.
Najraniji Huygensov sat s njihalom mjerio je vrijeme s greškom manjom od jedne minute dnevno. S kasnijim modelima uspio je smanjiti tu pogrešku na manje od 10 sekundi. Godine 1721. George Graham povećao je točnost sata njihala smanjivši pogrešku na jednu sekundu dnevno. To je postigao prilagođavajući se promjenama duljine šipke njihala, koje su bile uzrokovane temperaturnim varijacijama.
Siegmund Riefler i WH Shortt su još više povećali točnost sata njihala. Rieflerovi satovi, koji su koristili escapement koji je usavršio 1889., postali su široko korišteni u astronomskim zvjezdarnicama i bili su točni do stotinke sekunde dnevno. Shortt sat, uveden 1921., radio je na principu slave i mastera s dva njihala i zamijenio je Rieflerov sat kao sat izbora za zvjezdarnice.
Tehnologija kvarcnog sata uvedena je tijekom 1920-ih i postala je standard za mjerenje vremena u sljedećim desetljećima. Sat s njihalom poprimio je status kolekcionarskog predmeta, kako u svom antičkom tako iu suvremenijem obliku. Tri uobičajene vrste satova s njihalom koje se mogu pojaviti u kolekciji su sat s kukavicom, djed sat i sat s kaminom. Za satove s kukavicom i djedove satove, njihalo se obično zanjiha dva puta svake sekunde, odnosno jednom svake dvije sekunde.